JPH05154334A - 半導体製造装置の排気ポンプシステム - Google Patents

半導体製造装置の排気ポンプシステム

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JPH05154334A
JPH05154334A JP3327200A JP32720091A JPH05154334A JP H05154334 A JPH05154334 A JP H05154334A JP 3327200 A JP3327200 A JP 3327200A JP 32720091 A JP32720091 A JP 32720091A JP H05154334 A JPH05154334 A JP H05154334A
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JP
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pump system
semiconductor manufacturing
exhaust pump
process gas
manufacturing apparatus
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JP3327200A
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Masatoshi Kumada
昌年 熊田
Koichi Nakagawa
幸一 中川
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Fujitsu Ltd
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は，半導体製造装置の排気ポンプシス
テムに関し，未反応生成物付着に起因する排気ポンプシ
ステムのトラブルを回避し，半導体製造装置の稼働率の
向上を促進する排気ポンプシステムを提供することを目
的とする。 【構成】 半導体製造装置内，或いは排気ポンプシステ
ム内に，プロセスガスの未反応生成物が反応付着される
機構を有する能動型トラップが設けられているように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は, 半導体製造装置の排気
ポンプシステムに関する。半導体基板への各種の薄膜成
長を行う半導体製造装置において, 化学反応の際に用い
られる反応プロセスガスが排気ポンプ系に多量に排出さ
れる。
【０００２】この時, 排気ポンプ内のローター部に未反
応生成物が多量に付着することで,排気ポンプのダウン
が必然的に発生してくる。そのため, 排気ポンプを含む
排気システム内に未反応生成物に対する各種の防除手
段, 例えば, 未反応生成物の排気ポンプ系への付着を防
止する機能や，付着した生成物を除去する機能を持つ排
気ポンプシステムが必要となる。
【０００３】
【従来の技術】図４は従来例の説明図である。図におい
て，14は半導体製造装置, 15はチャンバ, 16は基板, 17
はヒータ, 18はシャワー板, 19は反応プロセスガス導入
口, 20は排気管, 21はシリンダバルブ, 22は水冷トラッ
プ, 23はブースタポンプ, 24はロータリポンプ, 25はオ
イルフィルタ, 26は排気口である。
【０００４】従来の半導体製造装置14においては，図４
に模式的に示すように，反応プロセスガス，及び，反応
チャンバ内の真空度等を考慮した，複数個のポンプを多
段構成した排気システム内に，排気ポンプのトラブルを
考慮した受動的な手段，例えば，水冷トラップ22や，オ
イルフィルター25の構成システムで対処するのが一般的
であった。
【０００５】しかし，半導体製造装置14は，処理基板の
大口径化にともない，用いる反応プロセスガスの流量も
増大してきている。これによって，未反応生成物の排気
ポンプシステム系の内部付着に起因する排気ポンプのト
ラブルが多発し，半導体製造装置全体の稼働率の低下が
起こる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って，従来の受動的
な手段による排気ポンプのトラブル対策では，反応プロ
セスガスの流量の増大傾向にある現状プロセスでは，排
気ポンプシステムの稼働率ダウンの軽減化が困難であ
り，半導体製造装置の稼働率アップの面で問題を生じて
いた。
【０００７】本発明は, 以上の点を鑑み，未反応生成物
付着に起因する排気ポンプシステムのトラブルを回避
し，装置稼働率の向上を促進する半導体製造装置の排気
ポンプシステムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の排気ポン
プシステム，図２は本発明の能動型トラップの断面概要
図である。
【０００９】図において，１は補助ポンプ，２はの能動
型トラップ，３はブースタポンプ，４はシリンダバル
ブ，５は乱流板，６は冷却ジャケット，７は接続フラン
ジである。
【００１０】上記の問題点を解決するための方法は，従
来の生成物の付着の防御を主眼とした受動的なトラップ
にたいして，半導体基板に対する薄膜成長のためのプロ
セス条件，即ち，気相成長の律速条件，及び，加速条件
を具備した能動型トラップを設けることである。
【００１１】即ち，本発明の目的は，半導体製造装置
内，或いは排気ポンプシステム内に，プロセスガスの未
反応生成物が反応付着される機構を有する能動型トラッ
プが設けられていることにより，また，前記能動型トラ
ップは，プロセスガスの基板への薄膜気相成長の成長真
空度，成長温度，プロセスガスの流量等の気相成長時の
律速度条件を制御して，未反応生成物の反応の加速生成
を図る機能を有することにより達成される。
【００１２】
【作用】本発明では，上記のように，未反応生成物の形
成，及び吸着を促進する能動型トラップを設けているの
で，これにより，未反応生成物を限定した箇所に付着さ
せて，トラップ設置箇所より以降のシステムで発生する
反応生成物の付着を防止することができる。
【００１３】
【実施例】図３は本発明の能動型トラップの一実施例の
断面概要図である。図において，６は冷却ジャケット，
７は接続フランジ，８はシャワーノズル，９は乱流筒，
10は圧力調整器, 11はセンサーポート, 12は多孔板, 13
は拡散板である。
【００１４】図において，図１，図２で示したものと同
一のものは，同一記号で示す。先ず，各部分の説明をす
る。６は冷却作用を促す冷却ジャケットであり，能動型
トラップ２に付属しており，例えば，チラー・ユニット
（循環供給システム）等によって，一定温度の冷却水が
供給される。
【００１５】７は排気ポンプシステム内の真空配管を接
続する接続フランジ部であり，例えば，ＪＩＳフラン
ジ，ＫＦフランジ等により，プロセスガスのリークのな
い配管接続が可能である。
【００１６】８はシャワーノズルであり，未反応プロセ
スガスよりの反応生成物の形成を促すための酸化ガスの
導入噴出口であり，例えば，酸素(O2)ガスをマスフロー
コントローラ（ＭＦＣ）を用いて一定のガス流量に制御
し，所望する酸素濃度にコントロールすることが可能で
ある。
【００１７】９は未反応プロセスガスと酸化ガスとの混
合を促す乱流筒であり，例えば，乱流・停滞されたガス
流体を冷却するために，乱流筒全体を冷却している。10
は圧力調整器（ＡＰＣ）であり，圧力を所望の値にし
て, 未反応プロセスガスより反応生成物の形成を促すた
めの窒素(N2)ガスの導入口であり, 例えば，窒素ガスを
用いたＡＰＣによって，所望する反応生成物の形成真空
度を制御することが可能である。
【００１８】11はセンサーポートで，ＡＰＣ動作に必要
な真空ゲージを取り付ける箇所であり, 例えば，バラト
ロン・センサー等の耐久性のある部品で構成されてい
る。12は多孔板であり, 反応生成物の破片がポンプ側へ
排出されることを防止する遮断プレートからなり，冷却
ジャケット６に付属し, 例えば，ＳＵＳ３１６・セラミ
ック等の耐酸化性の材料で構成されている。
【００１９】13は未反応プロセスガスと酸化ガスによる
混合ガスの拡散を促す拡散板であり, 冷却ジャケット部
６に付属し, 例えば，多孔板12と同様に, ＳＵＳ３１６
・セラミック等の耐酸化性の材料で構成されている。
【００２０】ここで，能動型トラップ内での気相成長の
各条件による反応生成物の形成について考察すると，第
１に気相成長の律速条件による反応生成物の形成は， (1)真空度においては，チャンバから排出された未反応
プロセスガスは排出経路内の特定箇所で反応生成物を形
成するが，その箇所は，成長真空度と同等の真空度であ
り，真空度の依存性がある。
【００２１】(2)温度においては，排出された未反応プ
ロセスガスは排出経路内の冷却箇所で反応生成物を形成
するが，その箇所は排気ポンプ内のローター部の冷却箇
所であり，温度の依存性がある。
【００２２】(3)シラン濃度の高い未反応プロセスガス
は，酸化ガスと混合すると気相成長の酸化作用により，
導入口の直ぐ近くで反応生成物を形成するが，これは酸
化作用の依存性によるものである。
【００２３】第２に気相成長の加速条件による反応生成
物の形成は，気体の分圧を減少する等のトラップ作用，
及び，局所冷却等の冷却効率の向上によって，未反応プ
ロセスガスより反応生成物の生成，吸着現象を倍加させ
る。
【００２４】以上のような促進手段を能動型トラップ内
で実施することにより，能動型トラップ以降で発生する
反応生成物の付着を防止できる。上記の各々の所要部品
の構成からなる本発明の能動型トラップを用いて, 前記
のように，気相成長の律速条件，並びに，加速条件を制
御することにより, 未反応プロセスガスより, 反応生成
物の形成，吸着等によって，トラップ以降で発生する反
応生成物の付着を防止する。
【００２５】本発明の能動型トラップを用いた一実施例
として, 化学気相成長（ＣＶＤ）装置において，シリコ
ン(Si)基板上に二酸化シリコン(SiO2)膜の薄膜を成長さ
せる場合の，排気ポンプシステムの能動型トラップ内に
於ける, 未反応プロセスガスからの反応生成物の生成の
促進手段を下記に説明する。
【００２６】前提条件としては, シラン(SiH4)系ガスを
用いてSiO2膜をSi基板上に気相成長する場合, ＣＶＤ装
置での反応条件は，Si基板の加熱温度 700℃, SiH4ガス
の流量 1,000sccm, 酸素(O2)ガスの流量 100sccm, チャ
ンバ内真空度 0.2 Torrである。
【００２７】このSiO2膜の成長時に, 排気ポンプシステ
ム内の能動型トラップ内は次のような状態にある。先
ず, トラップ内の真空度は 0.2〜1.0Torr で, SiO2膜の
成長真空度と同等である。乱流筒内の冷却温度は５〜10
℃, 酸化ガス流量は 0.1〜1.0 リットル, この量は, O2
を用いた場合に成長する薄膜の種類で異なる。また, 圧
力調整のための窒素(N2)ガスの流量は１〜10リットルで
ポンプ排気能力により異なる。
【００２８】この条件で能動型トラップを作動させる
と，ＣＶＤ装置のチャンバから排出された未反応のシラ
ン等のプロセスガスが窒素ガスで流量制御された酸素ガ
スと反応して，シリコンの酸化物を能動型トラップ内の
図３の斜線部分に生成，吸着され，トラップ以降の排気
系で反応生成物が生成・吸着することはない。
【００２９】上述の実施例では, 能動型トラップの設置
を１段目のポンプの上段に位置付けているが，これは，
成長真空度(0.2〜1.0Torr)が便宜上圧力損失を除いて,
この付近になる為で, 圧力損失を考慮した場合には, 例
えば, インバータ制御, 及び, 適性位置によって, 排気
能力のアップを実施することも可能である。
【００３０】また, 酸化ガスの導入による酸化作用とし
ているが, 水(H2O) をベーパー状態でガス導入すること
も可能である。次に, 能動型トラップ内に吸着, 生成し
た反応生成物の除去方法としては, 能動型トラップ内に
水洗ユニットを設置することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば，以上説明したように，
気相成長の律速条件，及び，加速条件を具備した能動型
トラップを設けることで，未反応プロセスガスより反応
生成物を生成・吸着する促進手段を積極的に，能動型ト
ラップ内で実施することにより，能動型トラップ以降で
発生する反応生成物の付着を防止できる。
【００３２】このような手段によって，反応生成物の付
着に起因する排気ポンプ系のトラブルを回避し，半導体
製造装置の稼働率の向上の促進に寄与するところが大き
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の排気ポンプシステム
【図２】 本発明の能動型トラップの断面概要図
【図３】 本発明の一実施例の能動型トラップ
【図４】 従来例の説明図
【符号の説明】
１ 補助ポンプ ２ 能動型トラップ ３ ブースタポンプ ４ シリンダバルブ ５ 乱流板 ６ 冷却ジャケット ７ 接続フランジ ８ シャワーノズル ９ 乱流筒 10 圧力調整器 11 センサーポート 12 多孔板 13 拡散板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体製造装置内，或いは排気ポンプシ
    ステム内に，プロセスガスの未反応生成物が反応付着さ
    れる機構を有する能動型トラップが設けられていること
    を特徴とする半導体製造装置の排気ポンプシステム。
  2. 【請求項２】前記能動型トラップは，プロセスガスの基
    板への薄膜気相成長の成長真空度，成長温度，プロセス
    ガスの流量等の気相成長時の律速度条件を制御して，未
    反応生成物の反応の加速生成を図る機能を有することを
    特徴とする請求項目１記載の半導体製造装置の排気ポン
    プシステム。
JP3327200A 1991-12-11 1991-12-11 半導体製造装置の排気ポンプシステム Pending JPH05154334A (ja)

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